У людей и других приматов колено соединяет бедро с ногой и состоит из двух суставов : один между бедренной и большеберцовой костью ( тибиофеморальный сустав) и один между бедренной и надколенником (пателлофеморальный сустав). [1] Это самый большой сустав в организме человека. [2] Колено представляет собой модифицированный шарнирный сустав , который допускает сгибание и разгибание, а также небольшое внутреннее и внешнее вращение. Колено уязвимо для травм и развития остеоартрита .
Его часто называют составным суставом, имеющим тибиофеморальный и пателлофеморальный компоненты. [3] [4] ( Малоберцовая коллатеральная связка часто рассматривается с тибиофеморальными компонентами.) [5]
Колено — это модифицированный шарнирный сустав , тип синовиального сустава , который состоит из трех функциональных отсеков: пателлофеморального сочленения, состоящего из надколенника , или «коленной чашечки», и надколенниковой бороздки на передней части бедренной кости , через которую он скользит; и медиального и латерального большеберцово-бедренных сочленений, соединяющих бедренную кость с большеберцовой костью , основной костью голени. [6] Сустав омывается синовиальной жидкостью , которая содержится внутри синовиальной оболочки , называемой суставной капсулой . Заднебоковой угол колена — это область, которая недавно стала предметом возобновленного изучения и исследований. [7]
Колено — самый большой сустав и один из важнейших суставов в организме. Он играет важную роль в движении, связанном с переносом веса тела в горизонтальном (бег и ходьба) и вертикальном (прыжки) направлениях. [8]
При рождении коленная чашечка только формируется из хряща , и она окостенеет (превратится в кость ) в возрасте от трех до пяти лет. Поскольку это самая большая сесамовидная кость в организме человека, процесс окостенения занимает значительно больше времени. [9]
Основными суставными телами бедренной кости являются ее латеральный и медиальный мыщелки . Они слегка расходятся дистально и сзади, причем латеральный мыщелок шире спереди, чем сзади, в то время как медиальный мыщелок имеет более постоянную ширину. [10] : 206 Радиус кривизны мыщелков в сагиттальной плоскости становится меньше к задней части. Этот уменьшающийся радиус создает ряд инволютивных средних точек (т. е. расположенных по спирали). Результирующий ряд поперечных осей допускает скользящее и вращательное движение в сгибающемся колене, при этом гарантируя, что коллатеральные связки достаточно слабы, чтобы допустить вращение, связанное с кривизной медиального мыщелка вокруг вертикальной оси. [10] : 194–95
Пара большеберцовых мыщелков разделена межмыщелковым возвышением [10] : 206, состоящим из латерального и медиального бугорка. [10] : 202
Надколенник также служит суставным телом, а его задняя поверхность называется блоком колена. [11] Он вставлен в тонкую переднюю стенку суставной капсулы. [10] : 206 На его задней поверхности находятся латеральная и медиальная суставные поверхности, [10] : 194 обе из которых сообщаются с надколенниковой поверхностью , которая объединяет два бедренных мыщелка на передней стороне дистального конца кости. [10] : 192
Суставная капсула имеет синовиальную и фиброзную мембраны, разделенные жировыми отложениями. Спереди синовиальная мембрана прикреплена к краю хряща как на бедренной, так и на большеберцовой кости, но на бедренной кости она сообщается с супрапателлярной сумкой или углублением и расширяет суставное пространство проксимально. [10] : 210 Супрапателлярная сумка защищена от защемления во время разгибания мышцей articularis genus . [12] Сзади синовиальная мембрана прикреплена к краям двух бедренных мыщелков, что создает два расширения (сумка полуперепончатой мышцы под медиальной головкой икроножной мышцы и подколенная сумка под латеральной головкой икроножной мышцы) [13], аналогично супрапателлярной сумке. Между этими двумя расширениями синовиальная мембрана проходит перед двумя крестообразными связками в центре сустава, образуя карман, направленный прямо внутрь. [10] : 210
Синовиальная оболочка выстилает капсулу и ее сумки. Синовиальная оболочка также выстилает инфрапателлярную жировую подушку, жировую подушку, которая лежит ниже связки надколенника. Синовиальная оболочка выступает в жировую подушку в виде двух складок. [13]
Спереди верхнелатеральный квадрант колена иннервируется нервами к латеральной широкой мышце бедра и промежуточной широкой мышце бедра , седалищным нервом , а также верхним латеральным коленным нервом и общим малоберцовым нервом ; в нижнелатеральном квадранте преобладают нижний латеральный коленный нерв и возвратные малоберцовые нервы; верхнемедиальный квадрант иннервируется нервами к медиальной широкой мышце бедра и промежуточной широкой мышце бедра, запирательным и седалищным нервами, а также верхним медиальным коленным нервом; а нижнемедиальный квадрант иннервируется нижним медиальным коленным нервом и инфрапателлярной ветвью подкожного нерва . [ 14] [15]
Суставные ветви запирательного и большеберцового нервов снабжают заднюю часть коленной капсулы, с дополнительной иннервацией от общего малоберцового нерва и седалищного нерва; большеберцовый нерв иннервирует всю заднюю часть капсулы; задняя ветвь запирательного нерва и большеберцовый нерв снабжают верхнемедиальную часть задней капсулы; верхнелатеральная часть задней капсулы иннервируется большеберцовым нервом, а также общим малоберцовым и седалищным нервами. [15] [16]
Многочисленные сумки окружают коленный сустав. Самая большая коммуникативная сумка — супрапателлярная сумка , описанная выше. Четыре значительно меньшие сумки расположены на задней стороне колена. Две некоммуникативные сумки расположены перед надколенником и под сухожилием надколенника , а другие иногда присутствуют. [10] : 210
Хрящ — это тонкая эластичная ткань , которая защищает кость и обеспечивает легкое скольжение суставных поверхностей друг по другу. Хрящ обеспечивает гибкое движение колена. В коленях есть два типа суставных хрящей: волокнистый хрящ (мениск ) и гиалиновый хрящ . Волокнистый хрящ обладает прочностью на разрыв и может противостоять давлению. [ необходимо уточнение ] Гиалиновый хрящ покрывает поверхность, по которой движутся суставы. Коллагеновые волокна внутри суставного хряща были описаны Беннингхоффом как возникающие из субхондральной кости радиальным образом, образуя так называемые готические арки. На поверхности хряща эти волокна появляются в тангенциальной ориентации и увеличивают сопротивление истиранию. Внутри гиалинового хряща нет кровеносных сосудов, питание осуществляется путем диффузии. Синовиальная жидкость и субхондральный костный мозг служат источниками питания для гиалинового хряща. Отсутствие хотя бы одного источника вызывает дегенерацию. Хрящ изнашивается с годами. Хрящ имеет очень ограниченную способность к самовосстановлению. Вновь образованная ткань обычно состоит из большой части волокнистого хряща худшего качества, чем исходный гиалиновый хрящ. В результате со временем в хряще образуются новые трещины и разрывы. [17]
Суставные диски коленного сустава называются менисками, потому что они только частично разделяют суставное пространство. [10] : 26 Эти два диска, медиальный мениск и латеральный мениск , состоят из соединительной ткани с обширными коллагеновыми волокнами, содержащими хрящеподобные клетки. Сильные волокна проходят вдоль менисков от одного прикрепления к другому, в то время как более слабые радиальные волокна переплетаются с первыми. Мениски уплощены в центре коленного сустава, сращены с синовиальной оболочкой латерально и могут перемещаться по поверхности большеберцовой кости. [10] : 208 [18] Верхняя и нижняя поверхности менисков свободны. Каждый мениск имеет передний и задний рога, которые встречаются в межмыщелковой области большеберцовой кости. [13]
Медиальный мениск больше, менее изогнут и тоньше. Его задний рог толще (14 мм), чем передний рог (6 мм). [13]
Латеральный мениск меньше, более изогнут (почти круглый) и имеет более равномерную толщину, чем медиальный мениск (10 мм). Латеральный мениск меньше прикреплен к суставной капсуле, поскольку его заднебоковая поверхность прорезана бороздкой подколенного сухожилия , отделяющей мениск от капсулы. Подколенное сухожилие не прикреплено к латеральному мениску. [13]
Связки, окружающие коленный сустав, обеспечивают стабильность, ограничивая движения, и вместе с менисками и несколькими сумками защищают суставную капсулу. [19]
Колено стабилизируется парой крестообразных связок . Эти связки являются экстрасиновиальными, интракапсулярными связками. [20] Передняя крестообразная связка (ПКС) тянется от латерального мыщелка бедренной кости до передней межмыщелковой области . [13] ПКС критически важна, поскольку она не дает большеберцовой кости слишком далеко выдвигаться вперед относительно бедренной кости. [13] Она часто рвется при скручивании или сгибании колена. [21] Задняя крестообразная связка (ЗКС) тянется от медиального мыщелка бедренной кости до задней межмыщелковой области. Эта связка предотвращает смещение большеберцовой кости назад относительно бедренной кости. [13] Повреждение этой связки встречается редко, но может возникнуть как прямой результат принудительной травмы связки. [ требуется ссылка ]
Поперечная связка тянется от латерального мениска к медиальному мениску . Она проходит спереди менисков. В 10% случаев она делится на несколько полос. [10] : 208 Два мениска прикреплены друг к другу спереди связкой. [22] Задняя (Врисберга) и передняя мениско-бедренные связки (Хамфри) тянутся от заднего рога латерального мениска к медиальному мыщелку бедренной кости. Они проходят спереди и сзади от задней крестообразной связки соответственно. [13] [10] : 208 Мениско -большеберцовые связки (или «коронарные») тянутся от нижних краев менисков к периферии большеберцовых плато.
Связка надколенника соединяет надколенник с бугристостью большеберцовой кости . Иногда ее также называют сухожилием надколенника, потому что нет четкого разделения между сухожилием четырехглавой мышцы (которое окружает надколенник) и областью, соединяющей надколенник с большеберцовой костью. [23] Эта очень прочная связка помогает надколеннику обеспечивать механическое усилие [24] , а также выполняет функцию колпачка для мыщелков бедренной кости. Латерально и медиально по отношению к связке надколенника латеральная и медиальная удерживающие мышцы соединяют волокна от латеральной и медиальной мышц с большеберцовой костью. Некоторые волокна из подвздошно-большеберцового тракта расходятся в латеральный удерживающий элемент, а медиальный удерживающий элемент принимает некоторые поперечные волокна, возникающие на медиальном надмыщелке бедренной кости. [10] : 206
Медиальная коллатеральная связка (MCL, она же «тибиальная») тянется от медиального надмыщелка бедренной кости до медиального мыщелка большеберцовой кости . Она состоит из трех групп волокон, одна из которых тянется между двумя костями, а две сращены с медиальным мениском. MCL частично покрыта гусиной лапкой , а сухожилие полуперепончатой мышцы проходит под ней. [10] : 206 Она защищает медиальную сторону колена от сгибания под действием нагрузки, приложенной к латеральной стороне колена ( вальгусная сила). [10] : 206
Боковая коллатеральная связка (БКС), также известная как «малоберцовая»), тянется от латерального надмыщелка бедренной кости до головки малоберцовой кости . Она отделена как от суставной капсулы, так и от латерального мениска. [10] : 206 Она защищает латеральную сторону от внутренней изгибающей силы ( варусной силы). Переднелатеральная связка (БКС) расположена спереди БКС. [ требуется ссылка ]
Наконец, на дорсальной стороне колена есть две связки. Косая подколенная связка является лучевидным ответвлением сухожилия полуперепончатой мышцы на медиальной стороне, откуда она идет прямо латерально и проксимально. Дугообразная подколенная связка берет начало на вершине головки малоберцовой кости, растягивается проксимально, пересекает сухожилие подколенной мышцы и проходит в капсулу. [10] : 206
Большинство мышц, отвечающих за движение коленного сустава, относятся либо к переднему , либо к медиальному , либо к заднему отделу бедра. Разгибатели, как правило, относятся к переднему отделу, а сгибатели — к заднему. Двумя исключениями из этого правила являются gracilis, сгибатель, который относится к медиальному отделу, и sartorius, сгибатель, в переднем отделе. Кроме того, некоторые мышцы голени обеспечивают слабое сгибание колена, а именно икроножная мышца , в дополнение к своей основной функции — перемещению стопы.
Задний отсек
Медиальный отсек:
Бедренная артерия и подколенная артерия помогают сформировать артериальную сеть или сплетение , окружающее коленный сустав. Существует шесть основных ветвей: две верхние коленные артерии , две нижние коленные артерии , нисходящая коленная артерия и возвратная ветвь передней большеберцовой артерии . [27]
Медиальные коленные артерии проникают в коленный сустав.
Колено допускает сгибание и разгибание вокруг виртуальной поперечной оси, а также небольшое медиальное и латеральное вращение вокруг оси голени в согнутом положении. Коленный сустав называется «подвижным», потому что бедренная кость и латеральный мениск движутся [28] : 399 по большеберцовой кости во время вращения, в то время как бедренная кость катится и скользит по обоим менискам во время разгибания-сгибания. [10] : 212–213
Центр поперечной оси движений разгибания/сгибания расположен там, где пересекаются обе коллатеральные связки и обе крестообразные связки. Этот центр движется вверх и назад во время сгибания, в то время как расстояние между центром и суставными поверхностями бедренной кости динамически изменяется с уменьшением кривизны бедренных мыщелков. Общий диапазон движения зависит от нескольких параметров, таких как ограничения мягких тканей, активная недостаточность и натяжение подколенного сухожилия. [28] : 398
При разогнутом колене как латеральная , так и медиальная коллатеральные связки , а также передняя часть передней крестообразной связки натянуты. Во время разгибания бедренные мыщелки скользят и перекатываются в положение, которое вызывает полное разгибание большеберцовой коллатеральной связки . Во время последних 10° разгибания запускается обязательное конечное вращение , при котором колено поворачивается медиально на 5°. Окончательное вращение производится латеральным вращением большеберцовой кости в ненесущей ноге и медиальным вращением бедренной кости в ненесущей ноге. Это конечное вращение становится возможным благодаря форме медиального бедренного мыщелка, которому способствуют сокращение подколенной мышцы и подвздошно- большеберцового тракта , и вызывается растяжением передней крестообразной связки. Обе крестообразные связки слегка раскручиваются, а обе латеральные связки натягиваются. [10] : 212
В согнутом положении коллатеральные связки расслаблены, а крестообразные связки натянуты. Вращение контролируется скрученными крестообразными связками; две связки скручиваются друг вокруг друга во время медиального вращения большеберцовой кости, что уменьшает количество возможного вращения, в то время как они раскручиваются во время латерального вращения большеберцовой кости. Из-за косого положения крестообразных связок, по крайней мере, часть одной из них всегда напряжена, и эти связки контролируют сустав, поскольку коллатеральные связки расслаблены. Кроме того, дорсальные волокна большеберцовой коллатеральной связки напрягаются во время экстремального медиального вращения, и связка также уменьшает латеральное вращение до 45–60°. [10] : 212
Боль в колене может быть вызвана травмой, смещением, дегенерацией и состояниями, вызывающими артрит . [29] Наиболее распространенное заболевание колена известно как пателлофеморальный синдром . [29] Большинство незначительных случаев боли в колене можно лечить дома с помощью отдыха и льда, но более серьезные травмы требуют хирургического вмешательства. [29]
Одна из форм пателлофеморального синдрома включает в себя проблему, связанную с тканями, которая создает давление и раздражение в колене между надколенником и блоком (синдром компрессии надколенника), что вызывает боль. Второй основной класс расстройств колена включает в себя разрыв, соскальзывание или вывих, которые нарушают структурную способность колена балансировать ногу (синдром пателлофеморальной нестабильности). Синдром пателлофеморальной нестабильности может вызывать либо боль, либо чувство плохого равновесия, либо и то, и другое. [29]
Препателлярный бурсит, также известный как «колено горничной», — это болезненное воспаление препателлярной сумки (фронтальной коленной сумки), часто возникающее из-за профессиональной деятельности, например, кровельных работ.
Возраст также способствует расстройствам колена. Особенно у пожилых людей боль в колене часто возникает из-за остеоартрита. Кроме того, ослабление тканей вокруг колена может способствовать возникновению проблемы. [30] Пателлофеморальная нестабильность может быть связана с аномалиями тазобедренного сустава или с натяжением окружающих связок. [29]
Повреждения хряща могут быть вызваны:
Любая работа, при которой колени подвергаются большой нагрузке, также может быть вредной для хряща. Это особенно касается профессий, в которых людям часто приходится ходить, поднимать тяжести или приседать. Другими причинами боли могут быть чрезмерная нагрузка на колени и их износ в сочетании с такими факторами, как мышечная слабость и избыточный вес .
Распространенные жалобы:
Физическая подготовка неразрывно связана с развитием проблем с коленом. Та же самая деятельность, как подъем по лестнице, может вызвать боль от сдавливания надколенника у человека, который физически не в форме, но не у кого-то другого (или даже у этого человека в другое время). Ожирение является еще одним важным фактором, способствующим возникновению боли в колене. Например, 30-летняя женщина, которая весила 120 фунтов (54 кг) в возрасте 18 лет, до своих трех беременностей, а сейчас весит 285 фунтов (129 кг), добавляла 660 фунтов (300 кг) силы через свой надколенник с каждым шагом. [31]
В видах спорта, которые оказывают большое давление на колени, особенно с крутящими силами, часто происходит разрыв одной или нескольких связок или хрящей. Некоторые из наиболее распространенных травм колена — это травмы с медиальной стороны: медиальные травмы колена . [32]
Передняя крестообразная связка является наиболее часто травмируемой связкой колена. Травма распространена во время занятий спортом. Скручивание колена является частой причиной перерастяжения или разрыва ПКС. При травме ПКС может быть слышен щелкающий звук, и нога может внезапно отказать. Помимо отека и боли, ходьба может быть болезненной, а колено будет ощущаться нестабильным. Незначительные разрывы передней крестообразной связки могут со временем зажить, но разрыв ПКС требует хирургического вмешательства. После операции восстановление длится дольше, и для укрепления сустава рекомендуются упражнения с низкой ударной нагрузкой. [33]
Мениски действуют как амортизаторы и разделяют два конца кости в коленном суставе . В колене есть два мениска: медиальный (внутренний) и латеральный (наружный). Если хрящ разорван, это означает, что мениск был поврежден. Разрывы мениска часто происходят во время занятий спортом, когда колено вывернуто. Повреждение мениска может быть безобидным, и после разрыва можно ходить, но вскоре наступает отек и боль. Иногда колено блокируется при сгибании. Боль часто возникает при приседании. Небольшие разрывы мениска лечатся консервативно, но большинство крупных разрывов требуют хирургического вмешательства. [34]
Переломы колена редки, но случаются, особенно в результате дорожно-транспортного происшествия . Переломы колена включают перелом надколенника и тип отрывного перелома, называемый переломом Сегонда . Обычно возникает немедленная боль и отек, а также затруднение или невозможность стоять на ноге. Мышцы спазмируются , и даже малейшие движения болезненны. Рентгеновские снимки могут легко подтвердить травму, а хирургическое вмешательство будет зависеть от степени смещения и типа перелома.
Сухожилия обычно прикрепляют мышцу к кости. В колене четырехглавая мышца и сухожилие надколенника иногда могут порваться. Повреждения этих сухожилий происходят при сильном сокращении колена. Если сухожилие полностью порвано, сгибание или разгибание ноги невозможно. Полностью порванное сухожилие требует хирургического вмешательства, но частично порванное сухожилие можно лечить иммобилизацией ноги с последующей физиотерапией .
К травмам колена от перегрузки относятся тендинит , бурсит , растяжения мышц и синдром подвздошно-большеберцового тракта . Эти травмы часто развиваются медленно, в течение недель или месяцев. Действия, вызывающие боль, обычно задерживают заживление. Отдых, лед и компрессы помогают в большинстве случаев. После того, как отек спадает, согревающие компрессы могут увеличить приток крови и способствовать заживлению. Большинство травм от перегрузки со временем проходят, но могут обостриться, если быстро возобновить занятия. [35] Люди могут снизить риск травм от перегрузки, разминаясь перед тренировкой, ограничивая высокоинтенсивные нагрузки и контролируя свой вес. [ необходима цитата ]
Существуют два расстройства, связанные с аномальным углом во фронтальной плоскости на уровне колена:
Степень варусной или вальгусной деформации можно количественно оценить по углу тазобедренного сустава, колена и лодыжки , [36] который представляет собой угол между механической осью бедренной кости и центром голеностопного сустава . [37] Обычно он составляет от 1,0° до 1,5° варуса у взрослых. [38] Нормальные диапазоны у детей иные. [39]
![Угол тазобедренного, коленного и голеностопного суставов в зависимости от возраста, с 95%-ным интервалом прогнозирования.[39]](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/0/07/Hip-knee-ankle_angle_by_age.png/1280px-Hip-knee-ankle_angle_by_age.png)
Остеоартрит коленного сустава является основной причиной боли и инвалидности во всем мире, его распространенность оценивается примерно в 4% населения, особенно среди пожилых людей. [40] Радиочастотная абляция определенных нервов колена является амбулаторной процедурой для уменьшения хронической артритной боли. [14] [15] [40] Используя радиочастотную энергию, подаваемую через небольшие электроды, расположенные на целевых коленных нервах, лечение достигает частичной сенсорной денервации суставной капсулы. [40] Несмотря на обширную иннервацию колена, специальное нацеливание на верхний латеральный, верхний медиальный и нижний медиальный коленные нервы оказалось эффективным методом абляции для уменьшения хронической боли в колене. [40] В клинических исследованиях было показано, что такое лечение вызывает примерно на 50% меньше боли в колене в течение двух лет после процедуры. [40]
До появления артроскопии и артроскопической хирургии пациентам, перенесшим операцию по поводу разрыва ПКС, требовалось не менее девяти месяцев реабилитации, изначально они провели несколько недель в гипсовой повязке на всю длину. При современных методах такие пациенты могут ходить без костылей уже через две недели, а заниматься некоторыми видами спорта — через несколько месяцев.
В дополнение к разработке новых хирургических процедур, текущие исследования изучают глубинные проблемы, которые могут увеличить вероятность получения спортсменом серьезной травмы колена. Эти результаты могут привести к эффективным профилактическим мерам, особенно для спортсменок, которые, как было показано, особенно уязвимы к разрывам ПКС из-за относительно незначительной травмы.
Лечение восстановления суставного хряща :
Как передняя крестообразная связка (ПКС), так и задняя крестообразная связка (ЗКС) являются гипоинтенсивными на обоих взвешенных изображениях МРТ T1 и T2. Однако некоторые высокосигнальные полосы часто видны в дистальной части ПКС, что делает ПКС более интенсивной, чем ЗКС на МРТ-сканах. [20]
У людей термин «колено» относится к суставам между бедренной костью, большеберцовой костью и надколенником на ноге.
У четвероногих , таких как собаки, лошади и мыши, гомологичные суставы между бедренной костью, большеберцовой костью и надколенником на задней ноге известны как коленный сустав . Также у четвероногих, в частности лошадей, копытных и слонов, непрофессиональный термин «колено» также обычно относится к обращенному вперед суставу на передней ноге , запястью , который гомологичен человеческому запястью .
У птиц «колено» — это сустав между бедренной костью и большеберцовой костью, а также надколенником (если он есть). Термин «колено» для неспециалистов может также относиться к (нижнему и часто более заметному из-за отсутствия перьев) суставу между большеберцовой костью и тарсометатарсусом, который гомологичен человеческой лодыжке .
У насекомых и других животных термин «колено» широко применяется к любому шарнирному суставу .
Медиа, связанные с Knee на Wikimedia Commons
